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Description
本開示は、半導体集積回路の製造工程または液晶表示装置の製造工程等において用いられる、半導体ウエハ等の試料を保持する試料保持具に関するものである。 The present disclosure relates to a sample holder for holding a sample such as a semiconductor wafer, which is used in a manufacturing process of semiconductor integrated circuits, a manufacturing process of liquid crystal display devices, or the like.
従来技術の一例は、特許文献1に記載されている。 An example of the prior art is described in US Pat.
本開示の試料保持具は、試料保持面である第1面および該第1面と反対側の第2面を有する板状の絶縁基体と、
前記絶縁基体の前記第2面に設けられた発熱抵抗体と、を備え、
前記第2面は、前記発熱抵抗体が位置する第1部分と、前記第1部分の周囲を取り囲む第2部分と、前記第1部分と前記第2部分との間に設けられた溝部と、を有し、
前記第1部分の表面粗さが、前記第2部分の表面粗さより大きい構成である。A sample holder of the present disclosure comprises a plate-like insulating substrate having a first surface as a sample holding surface and a second surface opposite to the first surface;
a heating resistor provided on the second surface of the insulating base,
The second surface includes a first portion where the heating resistor is located, a second portion surrounding the first portion, a groove provided between the first portion and the second portion, has
The surface roughness of the first portion is larger than the surface roughness of the second portion.
本開示の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。 Objects, features and advantages of the present disclosure will become more apparent from the following detailed description and drawings.
本開示の試料保持具が基礎とする構成である、半導体製造装置等に用いられる試料保持具として、静電チャックが知られている。静電チャックは、セラミック板の主面に凹部が設けられており、この凹部内に電極が設けられている。 An electrostatic chuck is known as a sample holder used in a semiconductor manufacturing apparatus or the like, on which the sample holder of the present disclosure is based. The electrostatic chuck is provided with a concave portion on the main surface of a ceramic plate, and an electrode is provided inside this concave portion.
この静電チャックでは、電極に高周波信号を印加すると、電極(発熱抵抗体)とセラミック板(絶縁基体)の外周部との間に発生したプラズマによって、絶縁破壊が生じるおそれがある。 In this electrostatic chuck, when a high-frequency signal is applied to the electrode, plasma generated between the electrode (heating resistor) and the outer peripheral portion of the ceramic plate (insulating substrate) may cause dielectric breakdown.
以下、試料保持具100について、図面を参照して説明する。図1は、第1実施形態の試料保持具を示す断面図である。図2は、図1の領域Aで示す外周部分周辺を拡大した部分拡大断面図である。試料保持具100は、絶縁基体1と、発熱抵抗体4と、を備え、さらに、支持体2と、接合材3と、を備える。
The
絶縁基体1は、第1面1aおよび該第1面1aと反対側の第2面1bを有するセラミック体であり、第1面1aが、試料を保持するために一様に平坦な試料保持面である。絶縁基体1は、板状の部材であって、外形状は限定されず、例えば円板状または角板状などであってもよい。
The
絶縁基体1は、例えばセラミック材料で構成される。セラミック材料としては、例えばアルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素またはイットリア等とすることができる。絶縁基体1の外形寸法は、例えば直径(または辺長)を200~500mm、厚みを2~15mmにすることができる。
The
発熱抵抗体4は、絶縁基体1の第2面1bに設けられている。発熱抵抗体4は、例えば白金、AgPb、タングステンまたはモリブデン等の金属材料で構成されており、通電によって発熱するように、電気抵抗値が調整されている。電気抵抗値は、例えば金属材料中にセラミックス材料などの非導電性材料を混合し、混合割合によって調整することができる。発熱抵抗体4の形状は、たとえば、帯状、ミアンダ状、格子状(グリッド状)などであってもよい。
The
試料保持具100は、例えば、試料保持面である絶縁基体1の第1面1aよりも上方においてプラズマを発生させて用いられる。プラズマは、例えば、外部に設けられた複数の電極間に高周波を印加することによって、電極間に位置するガスを励起させ、発生させることができる。
The
支持体2は、金属製であり、絶縁基体1を支持するための部材である。金属材料としては、例えば、アルミニウムを用いることができる。支持体2の外形状は特に限定されず、円形状または四角形状であってもよい。支持体2の外形寸法は、例えば直径(または辺長)を200~500mmに、厚さを10~100mmにすることができる。支持体2は、絶縁基体1と同じ外形状であってもよく、異なる外形状であってもよく、同じ外形寸法であってもよく、異なる外形寸法であってもよい。
The
支持体2と絶縁基体1とは、接合材3を介して接合されている。具体的には、一様に平坦である支持体2の第1面2aと絶縁基体1の第2面1bとが、接合材3によって接合されている。支持体2の第1面2aの外形と絶縁基体1の第2面1bの外形とは、例えば、同じであり、接合材3は、支持体2の第1面2aおよび絶縁基体1の第2面1bの全面にわたって接合している。接合材3としては、例えば、樹脂材料の接着剤を用いることができる。樹脂材料としては、例えば、シリコーン樹脂などを用いることができる。また、接合材3が、絶縁基体1の第2面1bに設けられた発熱抵抗体4と支持体2の第1面2aとの間に介在することで、発熱抵抗体4と支持体2との電気絶縁性を確保することができる。
The
図1に示すように、絶縁基体1には、第1面1aから第2面1bまで貫通する貫通孔(以下では、「第1貫通孔」と呼ぶ)9が設けられている。また、支持体2には、第1面(一方の主面)2aから該第1面2aと反対側の第2面(他方の主面)2bまで貫通する第2貫通孔7が設けられている。第2貫通孔7と第1貫通孔9とは連通しており、絶縁基体1の第1面1aから、接合材3を通って、支持体2の第2面2bまで連続した孔となっている。第2貫通孔7および第1貫通孔9は、例えば、ヘリウム等のガスを、支持体2の第2面2b側から試料保持面である絶縁基体1の第1面1a側に流入させるためのガス流入孔として設けられている。
As shown in FIG. 1, the
試料保持面である第1面1aより上方においてプラズマを発生させたときに、プラズマが第1貫通孔9を通って支持体2側にまで入り込まないようにするために、支持体2の第2貫通孔7内部に多孔質部材5を設けてもよい。多孔質部材5としては、例えば、アルミナ等のセラミック多孔質材料を用いることができる。多孔質部材5は、上面から下面に気体を流すことが可能な程度の気孔率を有している。そのため、第2貫通孔7の内部に多孔質部材5を位置させることによって、第1貫通孔9に気体を流しつつも、プラズマが支持体2側に到達してしまうおそれを低減する。多孔質部材5の気孔率としては、例えば、40~60%に設定できる。
In order to prevent the plasma from entering the
本実施形態の絶縁基体1の第2面1bは、発熱抵抗体4が位置する第1部分21と、第1部分21の周囲を取り囲む第2部分22と、第1部分21と第2部分22との間に設けられた溝部(以下では、「第1溝部」と呼ぶ)23と、を有している。また、接合材3は、第1部分21と支持体2の第1面2aとを接合し、第2部分22と支持体2の第1面2aとを接合し、第1溝部23の内部にまで入り込んでいる。第1貫通孔9は、第1部分21に開口している。本実施形態では、たとえば、第2面1bが円形状であり、第2部分22が、第2面1bの外周の円環状の部分であり、第1部分21は、第2部分22に囲まれた、第2面1bと同心で小径の円形状の部分であり、第1溝部23は、第1部分21と第2部分22との間に円周状に設けられている。この第1部分21の表面粗さが、第2部分22の表面粗さより大きい。なお、第1部分21の表面粗さは、第1部分21のうち、発熱抵抗体4が設けられている部分を除き、絶縁基体1表面の露出している部分の表面粗さであって、発熱抵抗体4の表面の表面粗さは含まない。
The
上記のように第1面1aより上方において発生したプラズマが、第1貫通孔9を通って絶縁基体1の第2面1b付近で漏れ出したり、絶縁基体1の外周から第2面1bまで回り込んだりすることで、プラズマによって、発熱抵抗体4と絶縁基体1の第2部分22との間の絶縁破壊が生じるおそれがある。本実施形態では、第1部分21と第2部分22との間に第1溝部23を設けることで、発熱抵抗体4と第2面1bの第2部分22との沿面距離を大きくし、第1部分21の表面粗さを、第2部分22の表面粗さより大きくすることで、発熱抵抗体4と第2面1bの第2部分22との沿面距離を、さらに大きくすることができ、絶縁破壊の発生を抑制することができる。
The plasma generated above the
第1部分21および第2部分22の表面粗さは、例えば、JISB0601に準拠したRa(算術平均粗さ)で表され、第1部分21の表面粗さRaは、例えば1.0~2.0μmであり、第2部分22の表面粗さRaは、例えば0.1~0.5μmである。
The surface roughness of the
第1溝部23の表面粗さについては、特に限定されないが、第2部分22の表面粗さより大きくしてもよい。なお、第1溝部23の表面粗さRaは、底面部分の表面粗さRaであり、例えば1.0~2.0μmである。第1溝部23の表面粗さを第2部分22の表面粗さより大きくすることで、沿面距離をさらに大きくし、絶縁破壊の発生を抑制することができる。
The surface roughness of the
図3は、第2実施形態の外周部分周辺を拡大した部分拡大断面図である。本実施形態の試料保持具100は、外周部分の構成のみが第1実施形態と異なっており、第1実施形態と同様の構成については詳細な説明を省略している。
FIG. 3 is a partially enlarged sectional view enlarging the periphery of the outer peripheral portion of the second embodiment. The
第1実施形態では、第1部分21の第1面1aからの距離と、第2部分22の第1面1aからの距離とを同じとしている。これに対して本実施形態では、第1部分21の第1面1aからの距離を、第2部分22Aの第1面1aからの距離より大きくしている。絶縁基体1の第1面1aは、一様に平坦な面であり、第1面1aから、第1部分21および第2部分22Aまでの距離とは、第1部分21における絶縁基体1の厚さおよび第2部分22Aにおける絶縁基体1の厚さである。すなわち、本実施形態では、第1部分21における絶縁基体1の厚さを、第2部分22Aにおける絶縁基体1の厚さより大きくしている。言い換えると、外周の第2部分22Aの厚さを、第1部分21の厚さより小さくしている。
In the first embodiment, the distance from the
また、支持体2の第1面2aからの距離は、第2部分22Aまでの距離が、第1部分21までの距離より大きい。そうすると、接合材3の厚さは、第1部分21の内側に比べて、第2部分22Aの外周側のほうが大きくなる。接合材3が厚いほど伝熱抵抗が大きくなるので、元々支持体2へ熱移動しやすい外周側に対して、接合材3の厚さを大きくし、第2部分22Aから支持体2への熱移動を抑制する。これにより、試料保持面において、外周側と内側との表面温度の温度差を小さくして均熱性を向上することができる。
Further, regarding the distance from the
図4は、第3実施形態の外周部分周辺を拡大した部分拡大断面図である。本実施形態の試料保持具100は、外周部分の構成のみが第1実施形態と異なっており、第1実施形態と同様の構成については詳細な説明を省略している。
FIG. 4 is a partially enlarged sectional view enlarging the periphery of the outer peripheral portion of the third embodiment. The
第1実施形態では、第1部分21の第1面1aからの距離と、第2部分22の第1面1aからの距離とを同じとしている。これに対して本実施形態では、第1部分21の第1面1aからの距離を、第2部分22Bの第1面1aからの距離より小さくしている。すなわち、本実施形態では、第1部分21における絶縁基体1の厚さを、第2部分22Bにおける絶縁基体1の厚さより小さくしている。言い換えると、外周の第2部分22Bの厚さを、第1部分21の厚さより大きくしている。
In the first embodiment, the distance from the
第1部分21に設けられた発熱抵抗体4から外周の第2部分22に向かってアーク放電が生じるおそれがあるが、第2部分22Bの厚さが大きいので、放電経路が非直線的になり、アーク放電の発生を抑制することができる。
Arc discharge may occur from the
図5は、第4実施形態の外周部分周辺を拡大した部分拡大断面図である。本実施形態の試料保持具100は、外周部分の構成のみが第1実施形態と異なっており、第1実施形態と同様の構成については詳細な説明を省略している。
FIG. 5 is a partially enlarged sectional view enlarging the periphery of the outer peripheral portion of the fourth embodiment. The
第1実施形態では、第1溝部23の縁部分および第1溝部23の内壁面と底面とが交差する交差部分は、いずれも角部となっており、例えば、外部からの機械的な衝撃または熱などによる衝撃で生じた応力がこの角部に集中し、クラックや欠けが生じたりするおそれがある。これに対して本実施形態では、第1溝部23Aの縁部分および第1溝部23Aの内壁面と底面とが交差する交差部分を、R形状としており、生じた応力を分散させてクラックや欠けの発生を抑制することができる。
In the first embodiment, both the edge portion of the
図6は、第5実施形態の外周部分周辺を拡大した部分拡大断面図である。本実施形態の試料保持具100は、外周部分の構成のみが第1実施形態と異なっており、第1実施形態と同様の構成については詳細な説明を省略している。
FIG. 6 is a partially enlarged sectional view enlarging the periphery of the outer peripheral portion of the fifth embodiment. The
第1実施形態では、第1溝部23の幅は、開口から底面まで一定としている。これに対して本実施形態では、第1溝部23Aの幅を、開口から底面に向かうにつれて小さくなるようにしている。第1溝部23Aの内部空間の大きさが、相対的に小さくなり、充填される接合材3の量も小さくなる。前述のとおり、接合材3は、熱抵抗を大きくする材料であるので、充填される接合材3の量が小さくなれば、熱抵抗は小さくなる。第1溝部23Aに対向する第1面1aの部分は、発熱抵抗体4で発生した熱によって過熱され易いが、第1溝部23A内の熱抵抗が小さいので、熱は支持体2へと移動し、過熱が抑えられる。
In the first embodiment, the width of the
図7は、第6実施形態の第1貫通孔周辺を拡大した部分拡大断面図である。本実施形態の試料保持具100は、第1貫通孔周辺の構成のみが第1実施形態と異なっており、第1実施形態と同様の構成については詳細な説明を省略している。
FIG. 7 is a partially enlarged sectional view enlarging the vicinity of the first through hole of the sixth embodiment. The
本実施形態の絶縁基体1の第2面1bは、第1貫通孔9の開口周囲に位置する第3部分24と、第1部分21と第3部分24との間に設けられた第2溝部25と、をさらに有している。第3部分24は、上記の実施形態においては、第1部分21の一部に相当していた部分であって、第1貫通孔9の開口周囲に当たる環状部分である。環状の第3部分24は、第1部分21によって取り囲まれており、第2溝部25が、第1部分21と第3部分24との間に位置している。
The
本実施形態では、第1部分21の表面粗さが、第3部分24の表面粗さより大きい。上記のようにプラズマが、第1貫通孔9を通って絶縁基体1の第2面1b付近で漏れ出すことで、プラズマによって、発熱抵抗体4と絶縁基体1の第3部分24との間の絶縁破壊が生じるおそれがある。本実施形態では、第1部分21と第3部分24との間に第2溝部25を設けることで、発熱抵抗体4と第2面1bの第3部分24との沿面距離を大きくし、第1部分21の表面粗さを、第3部分24の表面粗さより大きくすることで、発熱抵抗体4と第2面1bの第3部分24との沿面距離を、さらに大きくすることができ、絶縁破壊の発生を抑制することができる。第3部分24の表面粗さRaは、例えば0.1~0.5μmである。
In this embodiment, the surface roughness of the
第2溝部25の表面粗さについては、特に限定されないが、第3部分24の表面粗さより大きくしてもよい。なお、第2溝部25の表面粗さRaは、第1溝部23と同様に底面部分の表面粗さRaであり、例えば1.0~2.0μmである。第2溝部25の表面粗さを第3部分24の表面粗さより大きくすることで、沿面距離をさらに大きくし、絶縁破壊の発生を抑制することができる。
The surface roughness of the
本開示は次の実施の形態が可能である。 The present disclosure enables the following embodiments.
本開示の試料保持具は、試料保持面である第1面および該第1面と反対側の第2面を有する板状の絶縁基体と、
前記絶縁基体の前記第2面に設けられた発熱抵抗体と、を備え、
前記第2面は、前記発熱抵抗体が位置する第1部分と、前記第1部分の周囲を取り囲む第2部分と、前記第1部分と前記第2部分との間に設けられた溝部と、を有し、
前記第1部分の表面粗さが、前記第2部分の表面粗さより大きい構成である。A sample holder of the present disclosure comprises a plate-like insulating substrate having a first surface as a sample holding surface and a second surface opposite to the first surface;
a heating resistor provided on the second surface of the insulating base,
The second surface includes a first portion where the heating resistor is located, a second portion surrounding the first portion, a groove provided between the first portion and the second portion, has
The surface roughness of the first portion is larger than the surface roughness of the second portion.
本開示の試料保持具によれば、発熱抵抗体と第2面の第2部分との沿面距離を大きくすることができ、絶縁破壊の発生を抑制することができる。 According to the sample holder of the present disclosure, it is possible to increase the creepage distance between the heating resistor and the second portion of the second surface, thereby suppressing the occurrence of dielectric breakdown.
以上、本開示について詳細に説明したが、本開示は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、改良等が可能である。例えば、接合材3は、絶縁基体1の第2面1bと支持体2の第1面2aとの間の全体に位置している必要はなく、一部に設けられていればよい。
Although the present disclosure has been described in detail above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and improvements are possible without departing from the gist of the present disclosure. For example, the
1 絶縁基体
1a 第1面
1b 第2面
2 支持体
2a 第1面
2b 第2面
3 接合材
4 発熱抵抗体
5 多孔質部材
7 第2貫通孔
9 第1貫通孔
21 第1部分
22 第2部分
22A 第2部分
22B 第2部分
23 第1溝部
23A 第1溝部
24 第3部分
25 第2溝部
100 試料保持具REFERENCE SIGNS
Claims (8)
前記絶縁基体の前記第2面に設けられた発熱抵抗体と、を備え、
前記第2面は、前記発熱抵抗体が位置する第1部分と、前記第1部分の周囲を取り囲む第2部分と、前記第1部分と前記第2部分との間に設けられた溝部と、を有し、
前記第1部分の表面粗さが、前記第2部分の表面粗さより大きい試料保持具。a plate-shaped insulating substrate having a first surface serving as a sample holding surface and a second surface opposite to the first surface;
a heating resistor provided on the second surface of the insulating base,
The second surface includes a first portion where the heating resistor is located, a second portion surrounding the first portion, a groove provided between the first portion and the second portion, has
A sample holder in which the surface roughness of the first portion is greater than the surface roughness of the second portion.
前記第2面は、前記貫通孔の開口周囲に位置する第3部分と、前記第1部分と前記第3部分との間に設けられた第2溝部と、をさらに有し、
前記第1部分の表面粗さが、前記第3部分の表面粗さより大きい、請求項1~6のいずれか1つに記載の試料保持具。The insulating base has a through hole penetrating from the first surface to the second surface,
the second surface further includes a third portion located around the opening of the through hole, and a second groove portion provided between the first portion and the third portion;
A sample holder according to any one of claims 1 to 6, wherein the surface roughness of said first portion is greater than the surface roughness of said third portion.
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